真空紫外線照射を用いた超低磁気損失な磁性絶縁体の極微細パターン形成技術の開発

开发利用真空紫外线照射的超低磁损耗磁性绝缘体的超微细图案形成技术

基本信息

批准号：
22K04191
负责人：
笠原健司
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Fukuoka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究では，スピン波の伝搬媒質として有名な超低磁気損失イットリウム鉄ガーネット(YIG)の高品質微細パターン形成手法である「電子線照射有機金属分解(EB-MOD)法」を発展させ，最新の紫外線露光技術を応用することで，生産性の大幅な向上を目指すものである．具体的には，電子線の代わりに真空紫外線(VUV)や極端紫外線(EUV)露光を用いて有機金属材料の有機基を分解することで，露光と現像，および熱処理工程のみで高品質なYIG微細パターンを得る予定である．初年度は世界的な半導体不足のため，真空紫外線の照射光源の入手が１０月末まで遅れ，当初予定した計画通りに研究が行えなかった．そこで，装置が入手できるまでの間，従来のMOD法で作製したYIG薄膜を，フォトリソグラフィー法および熱リン酸によるウエットエッチングを用いて微細加工し，YIG中を伝搬するスピン波の測定を試みた．ベクトルネットワークアナライザと磁場印加可能な高周波プローバを用いて，電気的測定法として有名なアンテナ法によりスピン波を検出することに成功した．しかし，観測アンテナ間距離とスピン波の強度の関係から算出したMOD法で作製したYIG膜中を伝搬するスピン波の緩和長は，PLD法やLPE法で作製したYIG膜に比べて，1/20ぐらいと短く，YIG薄膜の品質を向上させる必要があることが判明した．そこで，作製条件（主に乾燥ベークと結晶化アニールの条件）を見直し，スピン波の緩和長に関係するパラーメータであるダンピング定数αを1/10まで下げることに成功した．今後は，この条件で作製したYIGを用いてスピン波の伝搬特性を調査するとともに，紫外線照射によるYIGパターンの作製も試みる．

在这项研究中，我们开发了电子束辐照金属有机分解（EB-MOD）方法，这是一种针对作为传播介质而闻名的超低磁损耗钇铁石榴石（YIG）的高质量精细图案化方法对于自旋波，目的是通过应用紫外线曝光技术来显着提高生产率。具体来说，通过使用真空紫外（VUV）或极紫外（EUV）曝光代替电子束来分解有机金属材料的有机基团，我们计划仅使用曝光、显影和热处理步骤来生产高质量的YIG。精美的图案。第一年，由于全球半导体短缺，真空紫外照射光源的采购被推迟到10月底，研究无法按原计划进行。因此，在设备可用之前，我们利用光刻和热磷酸湿法蚀刻，对采用传统MOD方法制造的YIG薄膜进行了微加工，并尝试测量在YIG中传播的自旋波．使用矢量网络分析仪和可施加磁场的高频探测器，我们成功地利用众所周知的电测量方法天线法检测了自旋波。然而，根据观测天线之间的距离与自旋波强度之间的关系计算出，通过MOD方法制造的YIG薄膜中传播的自旋波的弛豫长度是YIG薄膜的1/1通过PLD法或LPE法制备的YIG薄膜的质量有待提高。因此，我们重新审视了制造条件（主要是干燥烘烤和结晶退火条件），并成功地将与自旋波弛豫长度相关的参数阻尼常数α降低至1/10。未来，我们将研究在这些条件下制造的 YIG 自旋波的传播特性，并尝试使用紫外线照射来制造 YIG 图案。